活性炭处理汽修喷烤漆废气工艺优化研究

2020-09-16 14:06 新空活性炭 135
  汽修过程多为小面积喷涂,一般采用空气喷涂工艺,喷烤漆废气普遍采用活性炭吸附法处理,VOCs处理效果不理想。同时,汽修企业规模相对小、数量多、分布分散,多位于城市人口密集区,且多为低空排放,对环境和人体健康的影响尤为显著。
 
  近年来随着环保执法日趋严格,汽车维修企业喷烤漆废气治理亟待加强,不少采用活性炭吸附法处理喷涂废气的企业面临超标的问题。
 
汽车维修行业常见挥发性有机物污染治理技术
 
  有机废气的处理方式主要有吸附法、催化燃烧法、热力燃烧法、冷凝法等,这些方法在适用对象、处理效果、设备成本、运行成本方面具有不同的特点。
 
  汽车维修企业的喷涂废气主要成分为苯系物、醇醚类、酯类有机溶剂,汽车维修喷涂量小、喷漆室排风量大,属于低浓度有机废气。汽车维修企业普遍采用一体化喷烤漆房,配备过滤地棉+活性炭吸附的方法处理喷漆废气,其中地棉主要用于捕集漆雾颗粒,活性炭主要用以吸附VOCs。
 
 
活性炭吸附法优化途径
 
  当吸附质直径大于孔道直径1/3以上时,吸附质运动就受阻,吸附量下降。汽修喷烤漆废气的VOCs主要成分为苯系物、醇醚类、酯类,分子直径在0.3~1nm,活性炭吸附VOCs主要在微孔中进行,因此微孑L的比例越高越好,同时需要一定量的中孔,便于有机废气分子进入活性炭内部。结合汽修喷烤漆废气成分及各种活性炭的特征,优先选择高比表面积和高四氯化碳(CTC)吸附率的活性炭品种。
 
 
活性炭装填量
 
  目前相关标准、设计规范中对活性炭的装填量尚未明确规定,常见喷烤漆废气净化设备采用多层活性炭板进行吸附,一共使用4块左右,重量总计约50kg,采用水平或M型放置。活性炭的装填量决定了吸附有机废气总量以及更换频次,按照四氯化碳吸附率来计算,可以根据使用原料中VOCs含量推算活性炭最低装填量。
 
 
废气成分
 
  活性炭的四氯化碳吸附值、甲苯吸附值是单一组分条件下测试得到的数据,在实际应用中,喷烤漆废气成分复杂,涵盖酮类、酯类、醇类、醇醚类、苯类等,对某单一物质的吸附能力必然小于测试数据。因此,设计有机废气吸附装置时,应综合考虑总挥发性有机物的量。
 
  活性炭是非极性分子,易于吸附非极性或极性较低的吸附质,对不同的有机物吸附能力也不同,存在竞争吸附或置换吸附的情况。陈良杰研究发现6种挥发性有机物在二元混合吸附体系中,吸附质强弱顺序为对二甲苯、甲苯、正丙醇、乙酸乙酯,吸附性能最弱的是乙醇和乙酸乙酯,该结果与物质极性顺序相一致。目前汽车水性漆的应用比例越来越高,除罩光清漆之外,均能够实现水性化,喷烤漆废气的VOCs主要成分也从原来的苯系物向醇类、酯类转化,相应的分子极性也有所增加,若仍然采用非极性的活性炭作为吸附剂,其净化效果会下降。因此,通过在净化装置中增加沸石、改性分子筛、氧化铝等极性吸附剂,可提高对废气中醇类、酯类组分的净化效果。
 
  活性炭吸附法是一种处理喷烤漆废气成熟有效、应用广泛的技术,在实际运行过程净化效果与活性炭种类、装填量、废气成分等因素密切相关。通过选择高质量活性炭、合理核定活性炭装填量,对废气进行降温、除湿预处理等优化,可提高净化效果。光催化氧化、低温等离子分解、沸石转轮浓缩等VOCs治理技术在汽修行业得到了推广应用,这些技术工艺与活性炭吸附相结合的组合工艺将是未来的发展方向。